5.4.2 光合作用的原理和應(yīng)用 課件高一上學(xué)期生物人教版必修1

第4節(jié)光合作用與能量轉(zhuǎn)化第2課時(shí)光合作用的原理第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用1、葉綠體的形態(tài)一般呈扁平的橢球形或球形。2、葉綠體的結(jié)構(gòu)三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用(光鏡下)(電鏡下)3.【思考·討論】探究葉綠體的功能(P100)恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)一恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)二閱讀資料1，思考討論：2min1.恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？2.恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有何巧妙之處？3.在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，大量的需氧細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域，為什么？需氧細(xì)菌集中分布在葉綠體被光束照射到的部位需氧細(xì)菌分布在葉綠體所有受光部位恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一葉綠體能吸收光能用于光合作用釋放氧氣2.恩格爾曼在選材、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上有何巧妙之處？設(shè)計(jì)： 選材：水綿：

好氧細(xì)菌：無空氣的黑暗環(huán)境：討論：1.恩格爾曼第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是什么？極細(xì)的光束：暴露陽(yáng)光下：葉綠體螺旋帶狀，易觀察

可確定氧氣產(chǎn)生部位排除O2和光的干擾葉綠體上有光與無光對(duì)照局部有光與完全曝光對(duì)照恩格爾曼的實(shí)驗(yàn)二討論：3.為何細(xì)菌集中在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域？光合色素主要吸收紅光和藍(lán)紫光；在此波長(zhǎng)照射下，葉綠體會(huì)釋放氧氣多4.綜上所述，你認(rèn)為葉綠體有何功能？捕獲光能、進(jìn)行光合作用

用透過三棱鏡的光照射水綿臨時(shí)裝片，發(fā)現(xiàn)大量的需氧型細(xì)菌聚集在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域。葉綠體適應(yīng)于光合作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：1.葉綠體內(nèi)眾多的基粒和類囊體，增大葉綠體內(nèi)的膜表面積；極大地?cái)U(kuò)展了受光的面積2.類囊體薄膜上分布了吸收光能的4種色素3.類囊體薄膜和葉綠體基質(zhì)中含有與光合作用有關(guān)的酶P101最后一段光合作用的場(chǎng)所只能是葉綠體嗎？三、葉綠體的結(jié)構(gòu)適于進(jìn)行光合作用

藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌等沒有葉綠體也能進(jìn)行光合作用。光合作用：綠色植物通過

，利用光能，把

轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的

，并釋放出

的過程。葉綠體CO2和H2OO2有機(jī)物自主閱讀課本P102思考.討論，完成資料后的4個(gè)討論：1、希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？為什么？2、希爾的實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裾f明水的光解與糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？為什么？3、分析魯賓和卡門做的實(shí)驗(yàn)，你能得出什么結(jié)論？4、嘗試用示意圖來表示ATP的合成與希爾反應(yīng)的關(guān)系探究光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)四、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)

甲醛不能通過光合作用轉(zhuǎn)化成糖甲醛對(duì)植物有毒(甲醛CH2O)初步判斷：氧來自二氧化碳的可能性較小，較可能來源于水。19世紀(jì)末1928年四、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1937年希爾反應(yīng)結(jié)果：葉綠體有O2釋放推測(cè)：葉綠體中水的光解產(chǎn)生了氧氣。離體的葉綠體懸浮液（有H2O，沒有CO2）鐵鹽（或其他氧化劑）O2希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明植物光合作用產(chǎn)生的氧氣中的氧元素全部都來自水？不能，反應(yīng)體系中還可能存在其他氧元素供體。希爾的實(shí)驗(yàn)是否說明水的光解與糖類的合成不是同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)？能，因?yàn)閼腋∫褐袥]有CO2，糖類合成時(shí)需要CO2中的碳元素。四、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1941年魯賓和卡門實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光合作用產(chǎn)生的O2來自于H2O，不來自CO2。小球藻懸濁液CO2H2OC18O2H218O18O2O2甲組乙組同位素標(biāo)記法指標(biāo)：檢測(cè)相對(duì)分子質(zhì)量判斷：O2（32）、18O2（36）注意：不能通過檢測(cè)放射性判斷：18O2是無放射性的同位素四、探索光合作用原理的部分實(shí)驗(yàn)1954年阿爾農(nóng)實(shí)驗(yàn)1957年葉綠體合成ATP的過程，總是與水的光解相伴隨。光照下，葉綠體可合成ATP。發(fā)現(xiàn)：H2OO2+NADPH+能量光照葉綠體ADP+Pi

ATP五、光合作用的過程根據(jù)是否需要光能，這些化學(xué)反應(yīng)可以概括地分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)（現(xiàn)在也稱為碳反應(yīng)）兩個(gè)階段。暗反應(yīng)光反應(yīng)ATPNADPH光能類囊體上的光合色素O2H2O水的光解H+、eADP+PiNADP+CO22C3C5(CH2O)多種酶參加催化還原固定酶酶供氫供能供能結(jié)合圖5—15，自主閱讀P103-104，并思考3min

1.光反應(yīng)、暗反應(yīng)的場(chǎng)所是什么？2.進(jìn)行光反應(yīng)、暗反應(yīng)需要什么條件？3.光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程中有什么物質(zhì)變化?（用方程式的方式表示）4.光反應(yīng)、暗反應(yīng)過程中有什么能量變化？5.光反應(yīng)、暗反應(yīng)的各種產(chǎn)物有何去向？五、光合作用的過程五、光合作用的過程1、光反應(yīng)階段條件：光、色素、多種酶場(chǎng)所：葉綠體類囊體薄膜物質(zhì)轉(zhuǎn)化：水的光解：ATP的合成：2H2OO2+4H++4e-

光色素ADP+Pi+能量ATP酶NADPH的合成：NADP++H++2e-NADPH酶光能能量轉(zhuǎn)化:產(chǎn)物：O2、NADPH、ATPATP、NADPH中活躍的化學(xué)能NADP+：氧化型輔酶ⅡNADPH：還原型輔酶Ⅱ光合作用第一階段的化學(xué)反應(yīng)，必須有光才能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作光反應(yīng)階段。類囊體上的光合色素光能NADP+NADPHADP+Pi酶ATPO2水在光下分解H+、e-H2OADP＋PiATP類囊體腔16特殊狀態(tài)的葉綠素a水e光子H+濃度差e2e＋NADP＋＋H+→NADPHADP＋Pi→ATPH2O→1/2O2＋2H+＋2e光知識(shí)拓展：光反應(yīng)具體過程17ADP＋Pi→ATP

光光反應(yīng)的物質(zhì)變化：光反應(yīng)的能量變化：光能電能H+勢(shì)能NADPH和

ATP中活躍的化學(xué)能NADP＋＋H+＋2e→NADPH知識(shí)拓展：光反應(yīng)具體過程五、光合作用的過程條件：ATP、NADPH，需要多種酶場(chǎng)所：葉綠體基質(zhì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化：CO2的固定：C3的還原：能量轉(zhuǎn)化:產(chǎn)物：（CH2O）、ADP、Pi、C5、NADP+CO2＋C52C3酶2C3+NADPH（CH2O）+C5ATPADP+Pi酶ATP、NADPH中活躍的化學(xué)能有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能ATP水解：2、暗反應(yīng)階段CO2

固定2C3NADP+酶NADPH能量ADP+Pi酶ATP能量還原(CH2O)淀粉、蔗糖供氫多種酶參與催化C5光合作用第二階段的化學(xué)反應(yīng)，有沒有光都能進(jìn)行，這個(gè)階段叫作暗反應(yīng)階段。五、光合作用的過程能量變化：光能→ATP和NADPH中活躍化學(xué)能→糖類等有機(jī)物中穩(wěn)定化學(xué)能物質(zhì)聯(lián)系：①光反應(yīng)階段為暗反應(yīng)階段提供

，

②暗反應(yīng)階段為光反應(yīng)階段提供

原料。ATP和NADPHADP、Pi和NADP+

思考：1.暗反應(yīng)能在無光的環(huán)境中長(zhǎng)期進(jìn)行嗎？2.光合作用中元素的轉(zhuǎn)移①H的轉(zhuǎn)移：②C的轉(zhuǎn)移：③O的轉(zhuǎn)移：H2O→NADPH→(CH2O)CO2→C3→（CH2O）CO2→C3→（CH2O）H2O→O2

拓展一：CO2是如何轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷惖哪?？卡爾文?4C標(biāo)記的14CO2，供小球藻進(jìn)行光合作用，然后追蹤檢測(cè)其放射性（放射性）同位素標(biāo)記法現(xiàn)象1：向反應(yīng)體系中充入一定量的14CO2，光照30秒后檢測(cè)產(chǎn)物，檢測(cè)到了多種帶14C標(biāo)記的化合物，有三碳化合物（C3）和六碳糖(C6)現(xiàn)象2：反應(yīng)進(jìn)行到5秒光照時(shí)，卡爾文等檢測(cè)到含有放射性的六碳糖(C6)現(xiàn)象3：縮短光照時(shí)間到幾分之一秒時(shí)，90%以上的放射性14C集中在一種三碳化合物（C3）縮短反應(yīng)時(shí)間14CO2→14C3→（14CH2O）條件變化C3C5NADPH和ATP(CH2O)光照變強(qiáng)，CO2供應(yīng)不變光照不變，CO2供應(yīng)減少規(guī)律總結(jié)：①C3和C5的變化

；②NADPH、ATP的變化

；③(CH2O)變化：對(duì)光合作用不利，(CH2O)合成

，反之則

。相反一致增多減少增多減少增多增多減少增多增多減少3.分析光合作用的過程——物質(zhì)變化規(guī)律（短時(shí)間）Ⅰ表示光反應(yīng)，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的還原拓展二：化能合成作用能夠利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的能量來制造有機(jī)物的合成作用。例如：硝化細(xì)菌、硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等少數(shù)種類的細(xì)菌。

2NH3+3O2